HG∕T 5166-2017 反滲透阻垢劑阻垢性能評(píng)價(jià)方法

HG/T5166～5167—2017循環(huán)冷卻水中羧酸鹽及磺酸鹽類聚合物IHG/T5166—2017反滲透阻垢劑阻垢性能評(píng)價(jià)方法 HG/T5167—2017循環(huán)冷卻水中羧酸鹽及磺酸鹽類聚合物含量的測(cè)定方法 反滲透阻垢劑阻垢性能評(píng)價(jià)方法2017-11-07發(fā)布2018-04-01實(shí)施本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)水處理劑分技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC63/SC5)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：同濟(jì)大學(xué)、上海龍燈環(huán)保科技有限公司、江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院常州分院、河南清水源科技股份有限公司、山東玉江源環(huán)?？萍加邢薰?、中海油天津化工研究設(shè)計(jì)本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：郅玉聲、耿鑫、吳循真、姚志娟、胡景華、王II反滲透阻垢劑阻垢性能評(píng)價(jià)方法件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。3.13.23.33.4脫鹽率desalinationrate經(jīng)反滲透膜處理后所得的含鹽量較低的水或用于防止反滲透膜濃水側(cè)結(jié)垢和(或)污堵的化學(xué)藥劑。經(jīng)過反滲透濃縮容易形成結(jié)垢物質(zhì)的離子。膜組件的濃水和產(chǎn)水全部回流至循環(huán)水箱的運(yùn)行方式。在全循環(huán)模式運(yùn)行條件下，膜元件的濃水和產(chǎn)水全部回流至循環(huán)水箱，并穩(wěn)定運(yùn)行一定的時(shí)間，在第1循環(huán)周期中，膜元件的濃水和產(chǎn)水全部回流至循環(huán)水箱，濃水量與產(chǎn)水量之和為膜元件的初始給水量。穩(wěn)定運(yùn)行1h后，若無結(jié)垢現(xiàn)象且產(chǎn)水恒定，在線排走部分產(chǎn)水，濃水不排，全部進(jìn)入循環(huán)水箱，進(jìn)入下一循環(huán)周期。在第2循環(huán)周期內(nèi)，膜單元的濃水和產(chǎn)水全部回流至循環(huán)水箱，此時(shí)濃水量與產(chǎn)水量之和為本循環(huán)膜元件給水量，但小于膜元件的初始給水量。穩(wěn)定運(yùn)行1h后，若無結(jié)垢現(xiàn)象且產(chǎn)水恒定，在線排以此類推，依次進(jìn)入下一循環(huán)周期，直至出隨著循環(huán)周期的依次進(jìn)行，反滲透膜元件給水量相對(duì)于初始給水量而言逐級(jí)濃縮，因此稱為逐級(jí)首先運(yùn)行第1循環(huán)周期，膜元件的固有回收率(y)與表觀回收率(Y?)相等，測(cè)量水中的結(jié)垢離子(如Ca2+、Ba2+等)濃度，判定膜面上結(jié)垢情況。運(yùn)行1h后，若無結(jié)垢現(xiàn)象且產(chǎn)水恒定，則在第2循環(huán)周期，膜元件給水量小于膜元件的初始給水量，膜元件的固有回收率仍為y,對(duì)于初始給水而言表觀回收率(Y?)提高，即Y?>Y?。測(cè)量結(jié)垢離子濃度，判斷在表觀回收率Y?下的結(jié)模擬反滲透試驗(yàn)裝置見圖1,主要包括循環(huán)水箱(內(nèi)設(shè)換熱器)、低壓給水泵(升壓泵)、微孔過濾器、反滲透高壓泵、反滲透膜組件、各類閥體、儀表儀器、管道與控制系統(tǒng)等。反滲透膜組件、33泵、各種管道、儀表等設(shè)備構(gòu)件，應(yīng)符合GB/T19249的要求。文文產(chǎn)水濃水取樣閥取樣閥循環(huán)水箱換熱器-給水取樣閥排污閥膜組件濃水轉(zhuǎn)子流量計(jì)截止閥注：D-壓力表：正一低壓控制器：一高壓控制器：-高溫控制器：①-溫度表。5.2.1用于初次配水、反滲透膜組件給水、反滲透產(chǎn)水及濃水回流調(diào)節(jié)等供水設(shè)施，容積不小于250L,材質(zhì)為不銹鋼或聚丙烯、玻璃鋼、鋼襯橡膠等。5.2.2內(nèi)部設(shè)置換熱器，維持水溫在30℃±1℃。5.2.3配置相應(yīng)的管道，包括補(bǔ)水管、產(chǎn)水管、濃水管、沖洗管、排污管、取樣管。5.2.4配置相應(yīng)的儀器儀表，包括液位指示器、溫度指示器、電導(dǎo)率儀等。5.2.5產(chǎn)水、濃水等回流管應(yīng)延伸到箱內(nèi)有效液面以下，而且避免設(shè)置在泵吸入口周圍，以防止水5.2.6設(shè)置安全固定的操作平臺(tái)，以方便試驗(yàn)操作與觀察。5.3.1微孔過濾器即保安過濾器，應(yīng)與反滲透裝置運(yùn)行能力匹配。5.4.1各類管道應(yīng)選擇合適的材料以避免腐蝕，并同時(shí)考慮耐壓要求。5.4.2反滲透裝置的低壓管道、5.4.3高壓管道與閥體應(yīng)選用不銹鋼。若有特殊要求，選用含鉬量大于6%的254SMO不銹鋼。5.4.4閥體要求：反滲透高壓泵出口與反滲透膜組件濃水出口均應(yīng)設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥，材質(zhì)為不銹鋼，5.4.5濃水調(diào)節(jié)閥為手動(dòng)節(jié)流閥，如針型閥。在閥體容易造成結(jié)垢堵塞的情況下可以采用高壓盤管替代節(jié)流閥，盤管長(zhǎng)度由流量和盤管壓力降確定。5.4.6調(diào)節(jié)閥必須設(shè)置最小流量通過的防范措施，以避免裝置處于堵塞高壓狀態(tài)。5.5.1反滲透組件包括膜元件、壓力容器、閥體、工藝管道(進(jìn)水、濃水與產(chǎn)水的排放管，排氣管，取樣管等)。5.5.2保護(hù)措施：防止水錘沖擊措施，膜元件滲透水側(cè)壓力不得高于濃縮水側(cè)壓力35kPa(5psi),5.6.1運(yùn)行操作以手動(dòng)控制為主。5.6.2反滲透高壓泵前后分別設(shè)置低壓保護(hù)開關(guān)、高壓保護(hù)開關(guān)，自動(dòng)控制高壓泵運(yùn)行。5.6.3濃水管與產(chǎn)水管宜設(shè)置流量控制器，以控制反滲透裝置運(yùn)行。5.6.4溫度指示控制器，最高溫度設(shè)定在45℃。5.6.5電氣控制，包括電流、電壓等極限控制，應(yīng)符合現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。5.7.2壓力表：見圖1的壓力表接口位置，同時(shí)設(shè)置壓差指示器。使用壓力緩沖器以防止脈動(dòng)損害，5.7.3溫度測(cè)量器：見圖1的溫度表位置。試驗(yàn)過程中可用單片機(jī)控制和處理數(shù)據(jù)。進(jìn)口溫度25℃~30℃,波動(dòng)士2℃。5.7.5流量計(jì)：宜設(shè)置轉(zhuǎn)子流量計(jì)，最小分值小于控制值的±2%,安裝位置便于拆卸清洗。5.8.1設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)合理，外觀結(jié)構(gòu)緊湊，結(jié)構(gòu)光滑平整、嚴(yán)密、不滲漏。5.8.2設(shè)備主機(jī)架安裝牢固，焊縫平整，水平及垂直方向公差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。5.8.3管道安裝平直，布置合理，符合工藝要求。6.1.1確定模擬試驗(yàn)裝置上各種設(shè)備、管道、閥體、儀器儀表、控制系統(tǒng)等處于正常狀態(tài)。55 采集現(xiàn)場(chǎng)反滲透給水，用水量根據(jù)實(shí)際確定，但不宜少于1.0t,水質(zhì)應(yīng)符合反滲透膜與測(cè)試6.3.1.2開啟低壓給水泵前后閥門與濃水流量控制閥(常開狀態(tài)),開啟反滲透高壓泵出水流量調(diào)節(jié)閥至1%～5%的開啟度，然后啟動(dòng)低壓給水泵，待濃水有少量回流時(shí)啟動(dòng)反滲透高壓泵。6.3.1.4檢查并調(diào)整循環(huán)水箱的換熱器，確保整體水體溫度為30℃±1℃。6.3.1.6根據(jù)反滲透給水情況，按6.3.1.3的項(xiàng)目?jī)?nèi)容調(diào)整運(yùn)行指標(biāo)，但進(jìn)水量、回收率、操作壓6.3.1.7按照全循環(huán)模式運(yùn)行第1循環(huán)周期，濃水及產(chǎn)水全部回流至循環(huán)水箱，循環(huán)運(yùn)行1h。此時(shí)膜元件的固有回收率為y,表觀回收率為Y?,第1循環(huán)周期中Y?=y。6.3.1.10按GB/T15453的規(guī)定，測(cè)定循環(huán)水箱中的氯離子的濃度變化；按GB/T15452的規(guī)定，測(cè)定結(jié)垢離子Ca2+的濃度變化。如果反滲透給水中含有硅，按GB/T12149的規(guī)定，測(cè)定可溶性二氧化硅的濃度變化。如果反滲透給水中含有Ba2+、Sr2+等結(jié)垢離子，根據(jù)條件選擇相應(yīng)的方法(如原子吸收分光光度法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等)測(cè)定Ba2+、6.3.1.11根據(jù)表1的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定系統(tǒng)運(yùn)行情況。表1初步評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)測(cè)試項(xiàng)目情況說明初步評(píng)價(jià)1產(chǎn)水量不變運(yùn)行良好減小堵塞增大分析電導(dǎo)及壓差2壓差不變運(yùn)行良好減小膜元件損壞增大結(jié)垢或污堵3產(chǎn)水電導(dǎo)不變運(yùn)行良好減小微量污堵增大結(jié)垢或污堵4結(jié)垢離子濃度與氯離子濃度比值試驗(yàn)前后比較不變運(yùn)行良好減小結(jié)垢或污堵5可溶性二氧化硅濃度與氯離子濃度比值試驗(yàn)前后比較不變運(yùn)行良好減小結(jié)垢或污堵注：上標(biāo)f、p、r分別表示膜元件的進(jìn)水(feed)、產(chǎn)水(permeat)、濃水(retentate)。6.3.1.12若表1中的各測(cè)試項(xiàng)目保持不變，可以確定在該狀態(tài)下反滲透膜濃水側(cè)未發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，然后根據(jù)測(cè)試要求實(shí)施下一級(jí)循環(huán)周期試驗(yàn)。6.3.1.13排走部分產(chǎn)水，運(yùn)行第2循環(huán)周期。以全循環(huán)模式運(yùn)行1h,此時(shí)膜元件的固有回收率仍為y,表觀回收率為Y?。同時(shí)按6.3.1.8～6.3.1.12的要求實(shí)施，考察在該表觀回收率(或該循環(huán)周期)下膜結(jié)垢情況。若沒有出現(xiàn)結(jié)垢，再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)周期。周期性地重復(fù)這種逐級(jí)濃縮的全循環(huán)，直至濃水側(cè)出現(xiàn)結(jié)垢為止。6.3.2加藥試驗(yàn)按試驗(yàn)要求，稱取一定量的阻垢劑，移至循環(huán)水箱內(nèi)，攪拌至均勻或溶解，其余步驟按6.3.1的要求操作。6.4試驗(yàn)結(jié)束6.4.1每批試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)按GB/T23954的要求清洗反滲透裝置。經(jīng)化學(xué)清洗后，若膜性能指標(biāo)恢復(fù)不到初始值，表明試驗(yàn)藥劑對(duì)膜具有損壞性。6.4.2停用期間，按反滲透膜生產(chǎn)廠家的要求保存膜元件。7計(jì)算(以鈣離子為例，其他結(jié)垢離子或可溶性二氧化硅同理計(jì)算)7.1表觀回收率第i循環(huán)周期相應(yīng)于初始給水的表觀回收率為Y,計(jì)算過程參見附錄B,按公式(1)計(jì)算：由公式(1)可以看出，隨著循環(huán)水箱中體積濃縮因子K;的提高，系統(tǒng)相應(yīng)于起始給水的表觀7.2CaCO?平均結(jié)垢速率CaCO?平均結(jié)垢速率，計(jì)算過程參見附錄B,按公式(2)計(jì)算：以表觀回收率Y;為橫坐標(biāo)、膜單元產(chǎn)水量Q?(數(shù)值以L/h計(jì))為縱坐標(biāo)，繪制Q?與Y;的關(guān)以表觀回收率Y;為橫坐標(biāo)、CaCO?平均結(jié)垢速率R;[數(shù)值以g/(m2·h)計(jì)]為縱坐標(biāo)，繪制9.5反滲透膜組件的初始性能指標(biāo)，包括測(cè)試條件、操作壓力、壓差、給水量、產(chǎn)水量、濃水量、9.7參照附錄C的方法繪制氯離子或鈣離子濃縮因子與體積濃縮因子、膜產(chǎn)水流量與表觀回收率、99A.1運(yùn)行原始記錄表循環(huán)周期i運(yùn)行時(shí)間h產(chǎn)水取水體積△VL電導(dǎo)率/(μS/cm)溫度/℃流量/(L/h)壓力/kPa循環(huán)水箱電導(dǎo)膜元產(chǎn)水電導(dǎo)EC?循環(huán)水箱溫度T?高壓泵水溫度T膜元濃水流量Q膜元產(chǎn)水電導(dǎo)低壓泵壓力P?高壓泵壓力P膜元產(chǎn)水壓力膜元濃水壓力PA.2檢測(cè)記錄循環(huán)周期i膜組件水質(zhì)pH值循環(huán)水箱膜組件濃水側(cè)濃水pH產(chǎn)水pH?氯離子濃度mg/L鈣離子濃度mg/L氯離子濃度mg/L鈣離子濃度mg/L循環(huán)周期i循環(huán)水箱表觀回收率CaCO?平均結(jié)垢速率循環(huán)水體積體積濃縮因子氯離子濃縮因子鈣離子濃縮因子k?a2+(資料性附錄)計(jì)算公式B.1水量計(jì)算B.1.1膜元件運(yùn)行水量膜元件運(yùn)行水量，按公式(B.1)計(jì)算：Qf=Q?+Q……(B.1)式中：Q——流量的數(shù)值，單位為升每小時(shí)(L/h);i——周期循環(huán)次數(shù)(i=1,2,3,…等正整數(shù));f,p,r——膜元件的進(jìn)水(feed)、產(chǎn)水(permeat)、濃水(retentate)。B.1.2周期性循環(huán)濃縮水量周期性循環(huán)濃縮水量，按公式(B.2)計(jì)算：式中：B.2周期性循環(huán)濃縮因子體積、鹽分、氯離子、鈣離子等濃縮因子分別按公式(B.3)～公式(B.6)計(jì)算：體積濃縮因子……………(B.3)鹽分濃縮因子……………(B.4)氯離子濃縮因子………(B.5)鈣離子濃縮因子………(B.6)式中：HG/T5166—2017B.3.1膜組件的固有回收率膜組件的固有回收率，按公式(B.7)計(jì)算：式中：y——膜組件的固有回收率。假定膜組件(元件)脫鹽率在99.9%以上，則膜組件的固有回收率y近似按公式(B.8)表達(dá)：C——第i循環(huán)周期中濃水的含鹽量的數(shù)值，單位為毫克每升(mg/L)。Cl-為非結(jié)垢離子，故也可以用其近似地代表膜組件的回收率，其關(guān)系式見公式(B.9):[Cl-]——第i循環(huán)周期中濃水的氯離子含量的數(shù)值，單位為毫克每升(mg/L)。B.3.2膜裝置的表觀回收率由于采用逐級(jí)濃縮的全循環(huán)模式，膜組件的回收率是固定的(固有回收率y)。但膜裝置相對(duì)于給水的回收率即表觀回收率是隨著循環(huán)周期的增加而增加的，是一個(gè)動(dòng)態(tài)值。Cl-不是結(jié)垢離子，因此以Cl的濃度作計(jì)算依據(jù)。設(shè)：第i循環(huán)周期相應(yīng)于給水的表觀回收率為Y,按公式(B.10)表示：循環(huán)周期中濃水側(cè)氯離子的濃度，見公式(B.11):HG/T5166—2017B.4CaCO?沉積量(以碳酸鈣為例計(jì)算，其